Rendimiento de la maquinaria pesada. Reporte de investigación.
INTRODUCCIÓN. “El rendimiento es la cantidad de obra que realiza una máquina en una unidad de tiempo”. Conocer el rendimiento de la maquinaria pesada es sin duda de suma importancia, sobre todo en la rama de la ingeniería civil, específicamente al momento de calcular los costos y presupuestos de una obra de construcción y al momento de encontrarse trabaando en el campo civil. !a importancia de este conocimiento radica principalmente en el "ec"o de que como ya "emos visto en el transcurso de la asignatura, el tiempo es de suma importancia, puesto que muc"as veces podemos encontrarnos contrabaos que requieran de un tiempo bien medido, ya que "ay trabaos que realmente requieren de velocidad y precisión a la "ora de ser llevados a realizar. #tra de las grandes importancias de esto es que muc"as veces la maquinaria no se encuentra en condiciones óptimas para trabaar, lo que puede causar da$os a los presupuestos que se tengan destinados a una obra o bien, retardar el tiempo en que una obra se debe eecutar. Es por ello, que como parte de las actividades de evaluación de la asignatura de %aquinaria &esada ' %ovimientos (e )ierras, se nos "a encargado a nosotros los estudiantes de la carrera de ingeniería civil, realizar la presente investigación en cuanto al rendimiento de trabao de la maquinaria pesada, ya que sin duda alguna los conocimientos que aquí se adquieran serán aplicados al campo de trabao de esta gran rama de la ingeniería, para brindar un meor servicio a la sociedad, que conlleve la aplicación de estos conocimientos y las cosas puedan "acerse de un modo conveniente, oportuno y seguro. En este trabao se "an ane*ado tablas y fórmulas que pueden ser de muc"a ayuda en l comprensión de este importante tema.
Rendimiento de la maquinaria Pesada. +endimiento o producción es la cantidad de trabao que se realiza en la unidad de tiempo. &ara la clase, es el volumen de material trabaado e*cavado, transportado, compactado, etc.- por "ora, medido segn la especificación. m/b0"r m/s0"r m/c0"r.
¿Cómo se pueden valorar los rendimientos El rendimiento teórico apro*imado se puede valorar de las siguientes formas1 a! Por o"servación directa. "! Por medio de reglas o #órmulas. c! Por medio de ta"las proporcionadas por el #a"ricante.
a! C$lculo del rendimiento de una m$quina por medio de o"servación directa.% !a obtención de los rendimientos por observación directa es la medición física de los volmenes de los materiales movidos por la máquina, durante la unidad "oraria de trabao. "! C$lculo del rendimiento de una m$quina por medio de reglas & #órmulas.% El rendimiento apro*imado de una máquina por este m2todo puede estimarse del modo siguiente1 3e calcula la cantidad de material que mueve la máquina en cada ciclo y 2sta se multiplica por el nmero de ciclos por "ora. (e 2sta forma se obtiene el rendimiento diario. '( ) *ora + ,m(-ciclo! ,ciclo *ora! !a cantidad del material que mueve la máquina en cada ciclo es la capacidad nominal de la máquina afectada por factores de corrección, e*presado en porcentae, que depende del tipo de material. m/0ciclo 4 Capacidad nominal de la máquina 5 factor de corrección. El factor de corrección se puede determinar empíricamente para cada caso en particular, o sea, por medio de mediciones físicas o tomarse los manuales de fabricantes.
c! C$lculo del rendimiento por medio de ta"las proporcionadas por el #a"ricante.% !os fabricantes de equipos cuentan con manuales donde ustifican los rendimientos teóricos de las máquinas que producen para determinadas condiciones de trabao. !os datos se basan en pruebas de campo, simulación en computadora, investigaciones en laboratorio, e*periencia, etc. (ebe de tomarse en cuenta sin embargo, que todos los datos se basan en un 6778 de eficiencia, algo que no es posible conseguir ni an en condiciones óptimas en obra. Esto significa, que al utilizar los datos de producción es necesario rectificar los resultados que se obtienen por los m2todos anteriores mediante factores adecuados a fin de determinar el menor grado de producción alcanzada, ya sea por las características del material, la "abilidad del operador, la altitud y otro nmero de factores que pueden reducir la producción de un determinado trabao.
¿Cu$les son los #actores que in#lu&en en el rendimiento !os factores que afectan el rendimiento de la maquinaria son1 9(emoras de rutina 9+estricciones en la operación óptima 9Condiciones del sitio 9&or la dirección y supervisión 9&or la actuación del contratante
Demoras de rutina.:
3on todos aquellos factores que se derivan de las demoras inevitables del equipo, independientemente de las condiciones propias al sitio de la obra, organización, dirección u otros elementos. ;ingn equipo mecánico puede trabaar continuamente a su capacidad má*ima.
II! Restricciones en la operación mec$nica óptima.%
Estas originan un efecto reductor en el rendimiento, debido e*clusivamente a limitaciones en la operación mecánica óptima de los equipos. 3e refiere a casos como el ángulo de giro, a la altura o la profundidad de corte, las pendientes de ataque, coeficientes de roda: miento, etc.
III! /as condiciones del sitio.%
3e refiere a las condiciones propias del lugar en que está enclavada la obra y el punto o frente concreto donde operan las unidades. 3e producirían ciertas p2rdidas de tiempo, por las condiciones en el sitio, como son1
a! Condiciones #0sicas.% !a )opografía y >eología, las características geot2cnicas del suelo y rocas, las condiciones "idráulicas superficiales y subterráneas, el control de filtraciones, etc. "! Condiciones del Clima.% )emperatura má*ima y media, "eladas, precipitaciones lluvia media anual, su distribución mensual y diaria, su intensidad, efecto en el sitio de trabao y en los caminos= estaciones del a$o, días soleados, etc. c! Condiciones de 1islamiento.% ?ías de comunicación disponibles para abastecimiento, distancia de centros urbanos o industriales, para obtener personal y abastecer de materiales a la obra, cercana a otras fuentes de trabao que puedan competir en la ocupación del personal en algunas ramas especializadas. d! Condiciones de adaptación.% >rado de adaptación del equipo de trabao, para sortear las causas agrupadas en las condiciones anteriores, características de la obra o de sus componentes derivados del proyecto que tiendan a disminuir la producción y los rendimientos del equipo, cone*ión de dependencia y posibilidades de balanceo entre máquinas.
I2! Por la Dirección & 3upervisión.%
Es el grupo de factores procedentes de la planeación, organización y operación de la obra, llevadas a cabo por la organización constructora. El conocimiento y e*periencia del responsable de planear la construcción en una obra, uega un papel decisivo en el grado de eficiencia que se obtenga del conunto y de cada operación, por lo que a la producción y al rendimiento de equipo se refiere. &or otra parte, el grado de vigilancia y conservación de la maquinaria, el suministro de materiales y personal, el apoyo de las operaciones de campo por servicios
au*iliares adecuados, así como talleres= e*plican las diferencias observadas en los rendimientos del equipo.
2! Por la actuación del contratante.%
En t2rminos generales se puede afirmar, con base en una e*periencia bien conocida de los constructores, que la actuación del organismo contratante de una construcción, influye indiscutiblemente en la economía general de la misma y por lo tanto, en los rendimientos que puedan lograrse de la maquinaria utilizada. !as causas o factores que pueden afectar la eficiencia del rendimiento en el equipo, por lo que al contratante se refiere, se estima que pueden resumirse de la siguiente forma1 : &or la oportunidad en el suministro de planos, especificaciones y datos de campo. : &or el pago puntual de las estimaciones de obra. Es algo bien conocido, el efecto ben2fico que en la eficiencia general de la obra, tiene este aspecto. : &or el tipo de @ngeniero residente o la supervisión en su caso. !a influencia de esto, como factor de eficiencia, tiene varios aspectos que se e*pondrán a continuación. El valor fundamental del @ngeniero residente o la 3upervisora en que cualquier proyecto de construcción, estriba en su disponibilidad, y permanencia en el sitio de la obra para dirigir al contratista, satisfacer las preocupaciones de las autoridades
Rendimiento de Cargadores4 5)cavadoras4 retroe)cavadoras & compactadores por medio de reglas & #órmulas.
C<+><(#+E3 A+#;)
&+#(BCC@;1 Es la capacidad el cuc"arón por nmero de cargas0"ora. &ara este equipo son tambi2n válidas las recomendaciones dadas para las palas, tanto en cuanto y su sistema de sustentación como en su uso. &ara una mayor eficiencia en la carga de los camiones debe tomarse en cuenta que1 a- !a distancia de recorrido, del lugar de carga al de descarga Dsobre los camionesD debe ser la mínima posible. b- !as unidades de acarreo deben colocarse en forma tal que el ángulo de giro del tractor sea el menor posible. 3e recomienda que siempre sea menor de 7F, para ello se recomienda que el frente del banco tenga suficiente
amplitud, para que las unidades de acarreo se acomoden, y se evitan así p2rdidas de tiempo por acomodo. c- El terreno, sobre el que se mueve, debe ser firme y lo más llano que se pueda, libre de piedras y bordos que resten eficiencia y produzcan balanceos fuertes en el equipo, sobre todo cuando 2ste lleva el cuc"arón cargado y en alto. GEn la siguiente tabla se tabula la producción estimada en m/0"ora para los cargadores frontales montados sobre ruedas, operando en material suelto.
Minutos ciclo 0.$ 0.$5 0.5 0.55 0.& 0.&5
p or
Producción acumulada en m 3 / h Carga útil estimada de los cucharones En m3 de material suelto Ciclos 0.75* .3* hora (! (.5! 50 5 7" 33 0" 53 "0 %" 37 0% #3 "5 00 77 $ %" 70 05
.53* ("! ""% "05 #3 && 53 $0
.#7* (".5! "#& "53 ""% "0# % 75
*Capacidad nominal del cucharón en 'd 3 *hora de &0 minutos
Eciencia )el traa+o Min./h &0 55 50 $5 $0
,actor de Eciencia 00 % #3 75 &%
,actor olumtrico )e conersión olumen cucharón a olumen cucharón a olumen cucharón a olumen cucharón a olumen cucharón a
.00 0.%5 0.%0 0.#5 0.#0
RENDIMIENTOS DE LOS COMPACTADORES. El rendimiento de cual1uier compactador se e2presa en metros cúicos / hora as4 6endimiento c (m 3! / h (hora! m3 / h )onde
Vc
= L x A x
C
8 9 8ongitud tramo compactado. : 9 :ncho tramo compactado. C 9 Espesor capa compactada. :ncho (:! ' un espesor uni;orma de la capa (c! resulta
8 2 : 2 C. El rendimiento de cual1uier m<1uina compactadora 1uedar< in=uenciado por el ancho del rodillo compactador por el número de pasadas 9ariale según la composición ' humedad del suelo9 ' por la elocidad media 1ue se apli1ue. )e a1u4 1ue la ;órmula general ser<
Rend. = m3 / hr = A x C x V x 1000 / P En donde : ancho del rodillo en metros. C espesor de la capa en metros. elocidad en >m/h. P número de pasadas en una hora. E+emplo se trata de un compactador caterpillar #"5? cu'as caracter4sticas son : dos unidades 2 .3m/unidad " 2 .3 "."& m # millas/h # 2 .&0% >m/hr ".#7 >m/hr. C # pulgadas # 2 0.0"$m 0."03m. P $ pasadas por hora. @olución "."& m 2 0."03 m 2 ".#7 >m/h / $ 2 000 6endimiento $7&." m 3/hr.
RENDIMIENTO DEL EQUIPO Aoda m<1uina dee llenar las condiciones ;undamentales para la 1ue ;ue diseBada. @u ad1uisición ' selección dee ser consecuencia del estudio de necesidades 1ue tengamos adem
9 Coeciente de ecacia. 9 Coeciente de utiliDación.
Ce!c"en#e de e!c$c"$. El alor del coeciente de ecacia de las m<1uinas es ;unción de arios ;actores.
a mposiilidad de ser operada en ;orma continua ' a elocidad m<2imo constante. Aiempos destinados a engrase ' al aastecimiento de comustile. c Aiempos ariales según el e1uipo empleados en la reisión de partes pe1ueBas tornillos andas cales etc. d 8a ;atiga del operador. )e estos ;actores se desprende 1ue el tiempo de operación nunca es de &0 minutos sino 1ue ar4a entre 50 ' $0 de ah4 1ue el coeciente de ecacia óptimo ser< 50min
C o
0.83 60min
F el coeciente de ecacia normal 40min
C n
0.66 60min
Ce!c"en#e de %#"&"'$c"(n. Este coeciente es ;unción de las condiciones del traa+o ' de la ora. En la tala siguiente se listan sus alores. Condiciones del traa+o E2celentes ?uenas Medianas Malas
GrganiDación de la Gra E2celente 0.#$ 0.7# 0.7" 0.&3
?ueno 0.# 0.75 0.&% 0.&
Mediana 0.7& 0.7 0.&5 0.57
Mala 0.70 0.&5 0.&0 0.5"
8os alores anotados e2plican las di;erencias de rendimiento ' +ustican la denición del coeciente de utiliDación del e1uipo. Este coeciente depende únicamente de las condiciones del traa+o ' de la organiDación es decir 1ue depende del traa+o de 1uien lo organiDa de 1uien lo igila ' del mantenimiento del e1uipo. Es detalle pueden mencionarse como puntos determinantes de este coeciente los siguientes Por las condiciones del traa+o
H IaturaleDa del terreno. H Condiciones del suelo ' condiciones meteorológicas terreno seco ' drenado terreno húmedo ' mal drenado clima c
Re&$c"(n de ce!c"en#e). En el cuadro siguiente se relacionan los coecientes de eciencia ' de utiliDación de las m<1uinas.
GrganiDación de la Gra E2celente ?uena Coeciente de utiliDación de la m<1uina Condiciones del taa+o E2celentes ?uenas Medianas Malas
Mediana
Mala
0.#3 0.&&
0.#3 0.&&
0.#3 0.&&
0.#3
0.&&
0.70 0.&5 0.&0 0.5"
0.&7 0.&" 0.57 0.5
0.&3 0.5% 0.5$ 0.$7
0.5# 0.5$ 0.50 0.$3
0.$& 0.$& 0.$0 0.35
0.5& 0.5" 0.$# 0.$"
0.53 0.50 0.$& 0.$0
0.50 0.$7 0.$3 0.3#
Como puede apreciarse el cuadro anterior da alores de rendimiento 1ue an de 0.35 a 0.70. @olo la e2periencia ' el conocimiento de las condiciones en las 1ue ha de realiDarse la ora nos podr< uicar en el punto e2acto del traa+o ' en el alor de los coecientes.
CONCLUSI*N.
3in duda alguna, los conocimientos que se "an adquirido podrán ser aplicados con toda seguridad al campo de trabao, como es de esperarse, la información fue sin duda un poco difícil de encontrar, ya que debido a la importancia de este tema, no fue posible encontrarlo en cualquier sitio de internet, e incluso en los libros de %aquinaria &esada ' %ovimientos (e )ierras fue un poco complicado de encontrar. &ero, al final de todo, esperamos que la información aquí presentada sea til, no sólo para nosotros como estudiantes de la carrera de ingeniería civil, sino para cualquier persona que requieran tener conocimientos de este tipo, ya que, como todos sabemos, no sólo el ingeniero civil debe poseer conocimientos de este tipo, sino otras personas además, como operadores o trabaadores en general, puesto, que a la "ora de llevar a cabo la realización de una obra, el trabao en conunto es muy importante, y si todos poseen estos conocimientos acerca de estos transportes, el trabao puede facilitarse, movilizarse y eecutarse de un modo más rápido, coordinado y seguro. ;osotros los estudiantes estamos seguros de "aber adquirido un poco de estos conocimientos, lo cual nos "ace sentirnos más seguros de que el curso que nos fue impartido por nuestra asesora de grupo fueron aprovec"ados. Bna de las características que un profesional dedicado a esta carrera debe mostrar a la "ora de encontrarse trabaando es sin duda, el "ec"o de que posee los conocimientos necesarios para llevar a cabo la eecución de obras civiles que le sirvan a la sociedad como un sustento para el futuro y al menos con la investigación aquí realizada, nosotros nos mostramos conformes.
